热工仪表与自动控制课件.ppt
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1、热工仪表与自动控制-空调0931班 1.热工测量仪表是指i测量热工参数的工业仪表,是为热力设备试验和运行而设计的,用以测试与监测热能利用中的各种参数(t,p,v,Q,等)。2.热工自动调节是对锅炉、采暖、供热、通风、制冷与空气调节等过程进行监测与控制,用以代替操作、管理及科研人员的直接劳动,使热力工程、热能利用、空气调节等生产运行过程在不同程度上自动运行。3.测量与调节 测量是调节的依据,调节则是测量的目的之一 4.学习任务第一讲-绪 论一.热工仪表与自动控制的含义有六条:掌握热工测量仪表的选择设计及安装事项把握好误差理论熟练掌握数据处理掌握自动控制的基本理论初步能够绘制自动控制原理能够配合电
2、气人员进行自动控制系统的安装调试工作。二.热工仪表的发展史1.实验室-现场 2.在线测量-远程读数3.简单的物理仪器-热工自控的专用仪表 4.基地式仪表-单元组合式仪表、组装式仪表-计算机式的综合仪表(三个阶段)5.简单仪表-简单自动调节仪表复杂自控系统6.-多参数、最优控制、智能控制,看重人机工程,强调环境效益三.热工仪表的组成1.热工测量仪表传感器变换器显示器2.热工自动化仪表传感器或变换器显示、报警、记录等观察者调节器执行器供热通风与空调等过程各种热工参数图1-1 热工仪表的狭义组成.四.热工仪表的分类1.仪器与热工仪表2.按其被测参数种类分:3.按显示功能分类:4.按传感器变换原理分类
3、:5.按仪表的结构与构造原理分类:6.按其能源来划分:7.其它分类方法。仪表要通过现场使用及主要技术条件来选择。第二讲 测量的基本知识(一)1)测量是从客观事物中提取有关信息并加工整理为数据的过程。(也就是为确定被测对象的量值而进行的实验过程。)(也是求被测量与标准单位的比值的过程。)X0 ax 这里X0指被测量的真值;a 为测量单位;x 为测得量,即所测数值;ax指一般意义上的绝对测量误差,2)测量过程三要素:测量单位;测量方法;测量仪器与设备。3)数据三要素:测得量(数值);单位;测量误差。X0 ax ax=x xa 一.测量的概念二.基本测量方法1)非零测量法、零位测量法与微差法 例:水
4、银温度计、完全平衡天平、U型管测压计2)接触法与非接触法3)静态测量法与动态测量法静态测量是稳态测量,一般 是点参数测量;动态测量的值是时间的函数,一般要求在瞬间完成一次测量,测量精度很高。4)直接测量法与间接测量法直接测量法与接触法的区别;间接测量不一定是非接触测量。5)多次测量与单次测量;等精度测量与不等精度测量三.测量系统1)测量系统 系统是指一些部件(单元)组合,完成一定的指定任务。测量系统是指为完成测量任务而组合在一起的总体,研究时必须将整个测量系统(包括测量中所有环节,被测对象与观察操作者)作为整体来研究。有狭义和广义之分。?简单:一般:复杂:2)传感器传感器是测量系统与被测对象直
5、接发生联系的部分。它的作用是感受被测量的大小后,输出一个相应的信号,把被测量转换为易于传差额 显示的物理量。?传感器特点:准确性和稳定性方面:灵敏性方面:负载效应方面:经济性、耐腐蚀性等方面:?传感器位置(测点):3)中间变换器有时也称变送器,它的作用是将传感器的输出信号进行远距离的发送、放大、线性化或转换成统一信号,供显示仪器用。?不合格产品引起:信号失真?实物:4)显示装置也称测量终端,显示可以是瞬量指示、累积量指示、越限和极限报擎等,也可以是相应记录显示等。总体上显示方式有指示式、数字式和屏幕式。?显示方式的优缺点:?各举几例:四.测量误差1)绝对误差测量值与被测量的真值之间的差:=xi
6、-X0 X0 X0=axax=x xa 2)相对误差 绝对误差与真值的百分比:=100%3)系统误差系统误差是在偏离规定条件或由于测量方法所引入的因素,按其确定规律所引起的误差。当偏离规定条件时,误差的绝对值和符号保持恒定;当测量条件改变量,按某一确定规律变化。?产生的原因与解决措施:4)随机误差随机误差是在测量条件下,多次测量同一量时,误差 的绝对值和符号以不可预定方式变化的误差。它可以通过统计学与概率论来进行研究,可定其区间与出现的概率。怎么办:5)粗大误差粗大误差是指超过规定条件下预期的误差。也称粗差、坏值、异常值。产生的原因系严重的偏离规定条件,如使用有缺陷的仪器,测量仪器不正确,错误
7、读取示值等。?怎么办6)另外还有引用误差、基本误差和允许误差五.测量精度1)精密度是指在一定条件下进行多次测量时,测量结果彼此之间符合的程度。是随机误差的大小的表示。2)准确度是指在规定条件下,在测量 中所有系统误差的综合。表示了系统误差。3)精确度表示测量结果与真值的一致程度。是随机误差和系统误差的综合表示。(a)(b)(c)(a)随机误差小(精密度高),系统误差大(准确度小);(b)随机误差大,系统误差小;(c)随机误差和系统误差均小,精确度高精密度高,精确度不一定高;精确度高,则精密度和准确度都高。第三讲 测量的基本知识(二)误差处理讲授目的要求:1.掌握等精度测量的数据处理2.掌握间接
8、测量的整理3.对非等精度测量有所了解4.随机误差的特性一.随机误差的特性1.等精度测量列是指用同一方法、同一仪表,对同一参数,进行的多次测量值。2.最优概值测量次数无限多时,就是真值;若有限次时近似等于真值。3.标准偏差 =是指作为测量列中单次测得值的不可靠性的评定标准,值愈大,测量值越来越分散,相对于真值,分散范围越来越大,反之,分散范围小。4.剩余误差 由此,标准偏差公式为=此式称为贝塞尔公式 5.随机误差的数据特征对称性:对称于最优概值单峰性:区域性(有限性):在-,区间,误差的概率为0.683,2区间误差的概率为0.954,即95.4,在 3区间的概率为99.73,也就是测量次数在 3
9、区间的概率为99.73 补偿性:当测量误差趋于 时,测量次数与其对应的误差的乘积趋于零。y()-+3=0.5=1=2y()二.随机误差的处理(z)称为置信概率,置信度,置信限用?表示,置信区间用?,?表示,1-(z)称为置信水平。y(?)为概率密度。比如(3)=0.49863,y(3)=0.9973=99.731.分布公式:概率密度函数分布函数(一般所需)在 之间的概率标准化随机误差的概率(式中Z=/)标准正态分布函数2.随机误差处理步骤求平均值-标准偏差-3-把结果表达出来三.直接测量的数据整理例2-1对某场合温度进行十五次测量得测量值如表所示,求最优概值及其误差。t(序次12345678t
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